基于滑模控制理论的STATCOM无功补偿控制策略研究

静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)能高效灵活地调节输电线路的无功传输,且不受电网电压的影响。考虑到STATCOM在dq坐标下是一个强耦合、非线性系统,采用逆系统方法将原系统进行线性化解耦,构造出其伪线性模型。运用滑模变结构控制理论,设计出伪线性系统的滑模控制律。建立STATCOM的仿真模型对其进行仿真试验并与其他控制方法进行对比,结果表明基于此控制策略设计出的控制器能使补偿器具有良好的效果。

改进控制律的变结构STATCOM无功补偿控制

静止同步补偿器(STATCOM)是柔性交流输电系统(FACTS)的重要组成部件,本文建立了静止同步补偿器在三相静止坐标系下的数学模型,通过PARK变换将ABC坐标转化为d-q坐标。鉴于STATCOM在d-q坐标下的强耦合性,采用状态反馈精确线性化方法将该模型线性化解耦,构造出一个伪线性模型。然后,采用一种改进的指数趋近律变结构控进行了STATCOM无功补偿控制器的设计。最后,使用Matlab/Simulink对所设计的控制器进行了计算机仿真,并与传统的PI控制器比较,说明了变结构控制的STATCOM无功补偿控制器设计的可行性和有效性,同时也证明了改进的指数趋近律变结构控制的优越性。

基于“先无功–后有功”功率补偿的配电网电压协同控制策略

整县分布式光伏电源的大量开发与利用及分布式电源规模化并网对实现“碳达峰、碳中和”与“乡村振兴”两大国家战略具有重要的现实意义。由于分布式电源发电尖峰和低谷阶段与负荷峰谷时常不同步,进而导致配电系统过/欠电压问题,严重影响了电能质量,甚至威胁系统安全。针对上述问题,本文提出一种基于“先无功–后有功”功率补偿的配电网层级式电压协同控制策略。首先,建立基于“先无功–后有功”功率补偿的配电网层级式电压协同控制框架。其次,结合多微电网节点注入电流与电压的方程与功率–电压灵敏度分析,根据多节点电压越限程度,提出一种基于“先无功–后有功”功率补偿的多智能体协同调节策略,该策略先通过无功补偿器进行无功调节,当电压尚未得到有效治理时,再采用多微电网进行有功调节。再次,为了进一步满足各节点微电网有功功率调节需求,并考虑电网内部源–荷–储运行成本与污染排放,提出一种基于多目标优化的微电网内部分布式源–荷–储优化协调功率控制策略。最后,在MATLAB平台中设计了3种仿真场景以及IEEE测试系统模型对所提控制策略进行了验证。结果表明,所提出的电压协同控制方法在最经济的情况下可以实现各节点电压的综合高效治理,同时,所提出的微电网优化协调功率控制策略能使源–荷–储在绿色经济的供电模式下实时精准地满足电压治理目标下微电网有功调节的需求。仿真实验结果验证了本文所提控制策略的有效性。

考虑STATCOM多种控制模式的无功储备优化方法

针对静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)在无功补偿以及抑制电压频繁波动等场景下的优良特性,对STATCOM的V-I输出特性进行详细分析,说明其参与电压控制的原理以及和容抗器相比具有的优越性。为了增大STATCOM的无功裕度,使之有足够的能力应对电力系统可能出现的各种扰动,提出STATCOM接入系统的各种控制模式,以及在稳态电压控制模式下的无功置换策略和远方自动电压控制(automatic voltage control,AVC)模式下的无功置换优化方法。在远方AVC模式下,以STATCOM无功置换后出力最小和容抗器动作次数最少为目标函数,将容抗器投切次数作为罚函数引入到目标函数中,并讨论罚函数系数的确定方法和合理性。结果表明,该无功置换优化模型可以满足调压的同时最大限度地提升STATCOM的无功裕度,同时可以使容抗器的动作次数最少。

基于电气自动化的无功补偿装置在电源系统中的协调控制研究

电源系统中,无功功率的产生会导致电压波动、线损增加、电能质量下降,为有效提升电源系统的稳定性,减少人工劳动强度,增加电力运行的安全性,文章对基于电气自动化的无功补偿装置在电源系统中的协调控制进行研究,在深入了解无功补偿原理的基础上提出一种固定补偿和动态补偿相结合的智能化无功补偿方式,实现电源系统的协调和控制。该种方式有效解决了有功功率波动和无功补偿的问题,在降低有功网损的同时降低了电源运行成本,实现了经济效益和技术效益的双重提升。

基于状态检测的风力发电站设备无功补偿控制研究

本文旨在研究基于状态检测的风力发电站设备无功补偿控制。研究目的是提高风力发电系统的功率因数和电能质量,以解决其波动性和不稳定性带来的影响。研究内容包括无功补偿设备状态检测方法的比较和无功补偿控制策略的分析。实验结果显示,基于序列阻抗和基于谐波扰动的方法在设备状态检测方面表现较好,动态无功补偿方法在提高功率因数和电能质量方面效果显著。该研究为优化风力发电站的无功补偿控制提供了指导。

电力电子技术在无功补偿自动控制中的应用

本文探讨了电力电子技术在无功补偿自动控制中的应用,分析了电工电子技术的特点及其在电力系统中的重要性。同时,本文重点讨论了复合开关、机械式接触设备和无触点晶闸管等技术在提升电网稳定性和效率方面的作用,并展望了电力电子技术的未来发展,强调了其在实现电网智能化和节能减排中的关键作用。

基于双旋转移相变压器的新型无功补偿器及其双环控制策略

随着出力具有随机波动性特征的分布式电源渗透率的不断攀升以及城市电缆化率的进程加速,有源配电网线路中无功过剩和过电压的现象日益明显,对动态无功补偿装置的经济性、可靠性和精准调控能力提出更高要求。在电流源型静止同步补偿器的基础上,该文结合双旋转移相变压器的连续调节特性,提出一种新型旋转式无功补偿器(novel rotary var compensator,NRVC)拓扑电路。通过构建NRVC稳态数学模型,深入分析得到NRVC补偿调控机理及其补偿容量约束关系。针对NRVC结构特点,提出基于瞬时无功理论的无功补偿控制策略,其中功率外环可对功率因数进行精确控制,电流内环加入限幅环节有效限流,提高装置运行可靠性。通过仿真及动模实验验证所提拓扑及其控制策略的有效性,结果验证了NRVC具备双向、连续调节补偿无功的能力,具有调节精度高、谐波畸变率低的优点。

静止无功补偿器的小波神经网络PID控制方法研究

静止无功补偿器(SVC)是电力系统中应用广泛的动态无功补偿装置。针对传统比例积分微分(PID)在SVC动态调节过程中由于控制器参数固定而存在动态响应、自适应能力差的问题,提出了一种基于小波神经网络PID(WNNPID)的SVC电流反馈电压稳定控制方法。首先,分别选取SVC的电压差ΔUr、电压误差ΔU和补偿电压USL作为WNNPID控制器的输入信号,而控制器的输出为SVC的参考电纳。然后,采用小波神经网络(WNN)和增量式PID控制对WNNPID控制器的结构进行设计。最后,采用Matlab/Simulink仿真平台对所提控制方法进行仿真,并与基于反向传播(BP)神经网络PID的控制效果进行了对比。仿真结果表明,所提WNNPID控制方法具有更稳定的电压控制效果、较快的响应速度、较好的动静态响应性能和较强的自适应能力。

基于晶闸管STATCOM的无功补偿控制

晶闸管STATCOM(static synchronous compensator)可吸收连续可调的无功,且不受电网电压影响。文中首先分析其数学模型;然后采用逆系统方法构造出伪线性系统,并结合滑模变结构控制理论,实现晶闸管STATCOM对负荷的直接无功功率补偿;最后对该控制系统进行计算机仿真。结果表明,文中采用的控制方法具有较好的动态性能和稳态性能,对负载无功变化的适应能力强。

TSC-DSTATCOM混合型动态无功补偿器及其混杂控制方法

为实现企业配电网低成本大容量连续无功补偿,抑制电压闪变,提出基于TSC(晶闸管投切并联电容器)与DSTATCOM(配电网静止无功补偿器)的混合型动态无功补偿系统。DSTATCOM连续子系统及TSC离散子系统构成的混杂控制系统,采用基于专家决策的三层混杂控制方法,协调控制TSC电容器组的分级投切及DSTATCOM的动态连续补偿,充分利用了各自的优势,引入模糊控制自动调整PI参数改善了系统动、静态性能。仿真分析及实验结果表明了该补偿器的优越性及所提控制方法的有效性。

含大规模分布式光伏接入电网的无功电压控制降损方法研究

大规模分布式光伏(distributed photovoltaic,DP)接入电网后,电网电压易出现大幅度波动,导致电网损失问题越来越突出。当前已有的电网降损方法没有考虑光伏发电自身的无功调节能力,应用效果不理想。为此,设计一种含大规模DP接入电网的无功电压控制降损方法。通过建立目标函数,设定约束条件,采用敏感性分析方法分析电压稳定性,将敏感度较高的值作为无功补偿位置,并对当前负荷进行预测,确定最佳的补偿容量,实现电网降损。试验结果表明:所提方法降损后较降损前基准电压更趋于1 pu,更为稳定,所提方法能够针对光伏控制接入分布特性,有效控制无功功率变化情况,相对于其他方法,无功功率波动较小,表现出较好的降损效果。

基于直接电流控制的STATCOM无功补偿仿真

为提高电网的功率因数和补偿电网的无功分量,采用了静止同步补偿器(STATCOM),该补偿器不仅能根据电网无功电流变化来实时检测和补偿电网中的无功电流,而且能使电网的电流相位和电压相位保持一致.重点分析了STATCOM的核心算法,提出了基于d-q变换的直接电流控制方式,并在MATLAB工具中对STATCOM进行了系统的仿真研究.研究结果表明:在给定的条件下,STATCOM保持了电网的电流和电压相位一致,提高了电网功率因数.该补偿器的直接电流控制方式响应速度快,可以很好地补偿电网的无功,提高电网的功率因数.

风电场无功补偿工况下级联H桥STATCOM电压平衡控制

针对风电场高电压、大功率场合需要进行无功功率补偿的问题,提出一种基于级联H桥STATCOM的无功功率补偿控制及三相直流电压平衡控制方法。在对较大规模风电场等值的基础上,考虑了风电场中可能出现的电压不平衡情况,在正序和负序坐标系下分别提出了风电场无功功率补偿控制策略。为实现级联H桥STATCOM三相电容电压的平衡控制,分析了风电场与级联H桥STATCOM之间的功率流动,并根据有功功率流动情况,计算了相间电压控制的前馈补偿量和三相需要注入的零序电压,在反馈控制基础上加入前馈控制,从而提高了相间电压平衡的准确性。最后,在MATLAB/Simulink中建立风电场等值模型和级联H桥STATCOM无功功率补偿模型,仿真结果验证了在稳态和电网故障的情况下,所提控制策略对风电场动态无功功率补偿和对级联H桥STATCOM相间电压平衡的有效性。

VIENNA 整流器并联实现静止无功补偿控制方法研究

针对煤矿供电系统中由于非线性负载大量接入而造成的电能质量问题,以及目前广泛应用的集中式电能质量调节装置成本高、体积大的缺陷,提出了一种基于VIENNA型整流器并联实现静止无功补偿的控制方法,以改善煤矿供电系统的电能质量。所提控制方法使得一部分VIENNA整流器提供无功功率,剩余VIENNA整流器用于补偿系统谐波。该方法有效地抑制了VIENNA整流器在补偿无功功率时存在的输入电流过零畸变问题,进而极大地提高了此类整流器在电能质量治理方面的能力。最后通过仿真验证了所提方法的可行性和有效性。

提高VSC无功功率支撑能力的直流电压补偿控制策略

传统矢量控制策略下,提高电压源换流器VSC(voltage source converter)的无功输出会使并网点电压升高。为充分发挥VSC参与交流系统无功支撑的能力,同时保证良好的电能质量,提出一种直流电压补偿控制策略。该策略根据VSC的期望无功输出自适应调整直流电压幅值,使VSC在输出大量无功功率的同时,避免因PWM过调制造成的谐波含量激增。通过状态空间模型得出了直流电压补偿控制参数的可行域。基于Matlab/Simulink详细开关模型的仿真结果验证了该策略的有效性。

基于电压重注式STATCOM的控制策略研究

随着电力电子器件的制造水平不断提升和人们对电能质量要求越来越高,基于电压重注式变换器的静止同步补偿器(STATCOM)动态响应速度快,不需要滤波装置且输出电压谐波含量较低,并且适用于高压大功率的输电系统。直流电压重注式STATCOM的主电路重注拓扑结构由两个三相全桥串联和附加的重注支路构成,重注支路采用级联H桥结构。重注电压产生过零区间能够实现三相全桥开关零电压通断,设计了重注支路脉冲序列构成方法并提出改进循环逻辑触发时序,仿真表明重注支路在特定的循环触发脉冲作用下可以有效抑制重注式级联H桥中电容电压不平衡。利用仿真平台验证了该变换器在过零关断、消除谐波等工作特性方面的优点。把无功电流作为直接的控制命令,建立闭环控制系统,验证该STATCOM在高压大功率系统中能够有效降低谐波含量和开关频率,提高装置和系统的运行可靠性,特别适用于高压大功率环境。

TSC+STATCOM的混合无功补偿装置协调控制策略研究

提出一种由TSC和STATCOM构成的混合无功补偿装置,兼具TSC大容量、低成本和STATCOM准确无功补偿的优点。采用分层控制结构,利用专家系统来推理协调二者运行。对TSC频繁投切的情况,为避免电容器组投入时的涌流,TSC采用预充电技术,并于电网电压峰值时刻投入。考虑到STATCOM的数学模型为一强耦合、非线性系统,采用逆系统方法对其进行线性化解耦,再用变结构理论进行设计。仿真结果表明,在采用所提控制策略下,该混合无功补偿装置具有良好的补偿效果。

基于SVG动态损耗模型的变电站无功补偿设备协同经济运行策略

当前静止无功补偿器(static var generator,SVG)设备损耗参数仅标注额定功率下的稳态损耗,难以在不同运行状态下实现损耗的动态精细化管理。针对变电站无功补偿设备运行损耗过大的问题,在SVG动态运行损耗模型的基础上,提出一种考虑静止无功补偿装置(static var compensator,SVC)损耗特征的协同经济运行策略,以提升变电站无功补偿设备的运行经济性。首先,对SVG动态运行损耗模型和SVC模型进行分析。然后,提出多台SVG协同经济运行的最优投运台数判据和实时功率分摊准则。最后,提出无功功率完全补偿和考虑无功补偿价值的变电站无功补偿设备协同经济运行策略。通过搭建Simulink仿真系统,验证了所提协同经济运行策略的有效性。

基于PSASP的低压用电设备无功动态补偿系统设计

为了解决低压用电设备功率因数与实际结果不一致,导致补偿误差较大的问题,基于PSASP设计一种新的低压用电设备无功动态补偿系统。分别设计电压/电流电路、保护电路和采集电路,计算限流电阻和输入电阻,分析电压值,利用六路串口进行补偿。计算无功功率和电能因数,对数据进行调整,将比较补偿、积分补偿、微分补偿三者相结合得出PASAP控制结果,获得动态功率因数,实现低压用电设备无功动态补偿。实验结果表明,该系统功率因数与实际结果基本一致,补偿误差低于0.01%。